地表水处理（六）

2.2.43 什么是纤维球过滤?

纤维球滤料是由丝径为20~80μm的聚酯纤维丝制成。最早由日本尤尼奇卡公司研制。日本纤维球滤料有刚性，不可压缩;我国的纤维滤料柔性可压缩，一般采用纤维束或纤维球，表面呈丝网状结构，孔隙率分布均匀，纤维球滤料密度小、比表面积大、滤层孔隙半高、滤速高、水头损失小、滤层截污能力强、过滤周期长和操作简便。聚酯纤维具有无毒、耐酸碱腐蚀、耐磨损、吸附能力强的优点。

纤维球过滤时受工作压力、上层截泥和滤料自重的影响，滤层空隙沿水流方向逐渐变小，比较符合理想的滤料有上大下小的空隙分布，可再生。

纤维球过滤器结构特点:在滤料层上、下方各设一块多孔板，再生方式分别为机械和气水反冲洗，气水反冲洗借助气泡在滤层中上升时的搅动，使悬浮物迅速脱离滤料随水流走，多孔板挡住纤维球不散失。机械搅拌再生时，可只用水再生。

2.2.44 什么是袋式过滤?

液体过滤用的袋式过滤器由三部分组成:过滤容器、支撑筛篮和滤袋，其工作原理为压力式表面过滤。过滤系统中，滤袋由支撑筛篮承托。要过滤的液体从滤袋上方流入，液体从滤袋内表面流向外表面，沿着金属支撑筛篮壁，由过滤器底部出液口排出。液体在整个过滤表面均匀分布，没有湍流的负效应。滤出颗粒杂质被截留在过滤袋内，完成过滤过程。袋式过滤器能有效地除去液体中不同大小的颗粒物，从而达到液体过滤、净化、分离、回收的目的。

袋式过滤器有多种类型，以滤袋的数量分，有单袋式、双袋式和多袋式;以液体流动的方式分，有侧人式和顶人式。按照使用的要求不同，袋式过滤器可以有多种不同结构、形状和材质的袋与之配套，其过滤精度为1~800μm，工作压力为0~1.6MPa，工作温度为-10~120℃。滤袋常用材质为聚酯无纺布。支撑筛篮以高强度不锈钢丝网或冲孔网制成，过滤容器和其余部件分碳钢和不锈钢两种，供过滤不同介质的用户选择。

为了保持过滤器高效畅通和过滤精度以及确保下游液体不被污染，运行一段时间后应停机，打开过滤器端盖，把截留物和滤袋一起取出，更换新的滤袋，更换周期视实际情况而定，袋式过滤器具有处理量大、容渣量大、体积小、过滤精度高、操作简单、运行成本低等特点。如果滤袋内装有磁性滤料、颗粒活性炭或硅藻土，可形成吸附过滤，去除铁性杂质或吸附有机物等。

2.2.45 什么是直接过滤?有哪几种形式?

直接过滤是指在原水中加入混凝剂之后，经快速混合形成肉眼看不见的微絮凝体时，就直接进入滤池进行过滤，滤前不设沉淀(或澄清)设备。直接过滤有以下两种应用形式。

(1)微絮凝过滤 在原水浊度小的情况下，采用减少加药量的方法，缩短反应时间，利用过滤过程中的黏附作用，在形成较小絮体(40~60μm)时就进行过滤，可省药1/3~2/3。

(2)接触过滤 在原水浊度小的情况下，工艺过程中只有混合就进入滤池的过滤。即在进入滤池的管道中加入混凝剂，在管道(管段长为50D)中完成混合，没有反应、沉淀或澄清过程，就进入滤池过滤。

2.2.46 直接过滤应用条件是什么?

直接过滤应用条件:原水浊度(<低于50NTU)和色度较低且水质变化较小;通常采用双层、三层或均质滤料，厚度适当增大;原水进入滤池前，不应形成大的矾花;运行启动时可适当投加高分子助凝剂，尽快提高微絮粒强度和黏附力。直接过滤一般适用于给水处理。

2.2.47 消毒的方法有哪几种?

水的消毒方法可分为物理和化学两类。物理法包括:加热法(如巴氏杀菌)、紫外线法、超声波法、辐射法(射线、电子束)、冷冻法、机械过滤等。化学法包括氧化法和非氧化性杀生法。氧化法如加氯及氯化物、臭氧、二氧化氯、过氧化氢、高锰酸钾、高铁酸钾等;非氧化性杀生法如重金属离子金、银、铜等可使微生物体内蛋白失去活性，季铵盐类阳离子表面活性剂和氯酚类消毒剂，以及新型杀生剂二硫氰酸甲酯、盐酸十二烷基胍、有机溴化物、NL-4、SQ8等。

2.2.48 常用的含氯消毒剂有哪些?

液氯及氯气是常用的水处理消毒剂，除此以外，氯胺、二氧化氯、次氯酸钠及漂白粉均为含氯消毒剂。

2.2.49 什么是有效氯?常见的几种含氯消毒剂的有效氯含量是多少?

有效氯是指含氯消毒剂加入水中所能产生的具有氧化能力的氯含量，即化合价大于-1的那部分氯具有的氧化能力。

氧气加入水中后儿乎全部转化为具有氧化能力的HCIO或 CIO^-，以其为基准有效氯含量为100%。

几种常用含氯消毒剂的有效氯含量

2.2.50 什么是需氯量? 余氯? 游离氯?结合氯?

需氯量是灭活水中微生物，氧化有机物和其他还原性物质所消耗的那一部分有效氯。

当加氯量超过需氯量后，有剩余氯产生即为余氯。余氯是为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，使管网中维持少量剩余氯。我国《生活饮用水卫生标准》 GB 5749-2006中规定加氯接触30min后，出厂水余氯不低于0.3mg/L(不大于4mg/L限值);在管网末梢不应低于0.05mg/L。

按余氯成分可分为自由性余氯和化合性余氯。化合性余氯也称结合氯，是氯与水中某些化合物反应生成的具有氧化能力的氯化物。如以氯氨形式存在的NH₂CI、 NHCl₂、NCl₃。当加氯量高于需氯量与化合性氯之和后的剩余部分称为自由性余氯，也称游离氯，多以Cl₂、HOCI、OCI^-形式存在。

2.2.51 加氯点如何确定?

加氯点的选择主要考虑加氯效果、卫生要求、设备保护以及与后续工艺的结合等几方面，投加点不同，产生的作用不同，一般可分为预氯化、中间氯化和后氯化。

预氯化设在混凝前或与混凝剂同时投加，对原水中的藻类、浮游生物、色度、臭、味、有机物、铁、锰等有显著去除作用。藻类和浮游生物过量繁殖将给水厂运行带来不利影响，如增加混凝剂的投量、阻塞滤池、缩短滤池运行周期等。预氯化能使藻类和浮游生物灭活，同时具有提高混凝效果的作用。

中间氯化常设在常规处理的沉淀后或过滤后，作为水的深度处理手段，通过与活性炭GAC联用，使大分子有机物氧化分解为易被吸附或生物降解的小分子有机物。

后氯化是在过滤后或清水池前加氯，是市政给水处理的最后一道工序，延长接触时间(30min)，目的是消毒。另外管网途中可补氯，保证管网末端余氯量，又不会使水厂附近管网中余氯过高。

2.2.52 什么是折点加氯? 为什么折点加氯可去除水中的氨氮?

当水中存在有机物、氨氮时，其实际需氯量满足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者增长缓慢，一段时间后,加氯量增加，余氯量反而下降，此后加氯量增加,余氯量又上升，此折点后自由性余氯出现，继续加氯消毒效果最好，即折点加氯。原因:当余氯为化合性氯时，与氯的水解产物HCIO发生反应，使氯胺被氧化为不起消毒作用的化合物

2NH₂CI+HOCI→N₂↑+3HCI+H₂O余氯会逐渐减小，但一段时间后，消耗氯的杂质消失，出现自由性余氯时，随加氯量增加，余氯又会上升。

当原水受严重污染，折点加氯能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物含量，提高混凝效果。但水中有机污染物与氯生成三卤甲烷。

2.2.53 紫外线消毒有何优缺点?

优点

①高效率杀菌:紫外线对细菌、病毒一般在0.5min内即可达到99%~99.9%的杀灭率，消毒速度快，效率高。

高效广谱性:紫外消毒能够非常有效地杀死细菌、病毒、孢子等有害物质，杀菌具有广谱性，能去除液氯法难以杀死的芽孢和病毒。

③无二次污染:紫外消毒是一个物理过程，不加入任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染，不产生对人类和水生生命有害的残留影响，不改变水中任何成分。同化学消毒相比较，避免了产生、处理、运输中存在的危险性和腐蚀性。

④操作简便:对周围环境和操作人员相对安全可靠，便于管理，易于实现自动化。

⑤紫外消毒同其他消毒方式相比接触时间很短，所需空间很小，可以节省大量土地和土建投资。在运行方面成本也较低，在千吨水处理量水平，它的成本只是氯消毒的 1/2。

缺点

紫外线剂量不足将不能有效地杀灭病原体，病原体在光合作用或者“暗修复”的机制下可能会自我修复，且无持久杀菌能力，不能解决消毒后在管网中的再污染问题。

②水中的生物、矿物质、悬浮物等会沉积在紫外灯罩表面，影响杀菌效果。浊度和 TSS对紫外线消毒的影响较大，低压紫外灯的应用中，进水的TSS最高限制为30mg/L，当TSS不高于20mg/L，小于10mg/L时将达到好的杀菌效果。

2.2.54 紫外线消毒的杀菌机理是什么?常见的紫外线消毒设备构成有哪些?

紫外线(UV)按照波长划分为四个部分:UV-A紫外线波长400~320nm; UV-B紫外线波长 320~275nm;UV-C紫外线波长275~200nm;UV-D又称为真空紫外线，波长 200~10nm。水消毒主要采用的是C波段紫外线，在该波段中260nm 附近已被证实是杀菌效率最高的紫外线。

由于生物体细胞(如细菌、病毒等)内的核酸DNA和RNA对波长为260nm左右的紫外线有强烈的吸收，导致DNA和RNA的碱基形成二聚体。一方面引起 DNA各种结构键断裂或发生光化学聚合反应，阻止其复制和蛋白质的合成，丧失繁殖能力;另一方面还直接导致细菌死亡。

紫外线光源由紫外灯管或水银灯提供，它们发出的紫外线能穿透细胞壁并与细胞质反应而达到消毒的目的。紫外线消毒设备按水流边界的不同分为敞开式和封闭式。

(1)敞开式系统在敞开式UV消毒器中被消毒的水流经UV消毒器并灭活

水中的微生物。敞开式系统又可分为浸没式和水面式两种。

①浸没式又称为水中照射式，将外加同心圆石英套管的紫外灯置入水中，水从石英套管的周围流过，当灯管(组)需要更换时，使用提升设备将其抬高至工作面进行操作。该方式构造比较复杂，但紫外辐射能的利用率高、灭菌效果好且易于维修。

系统运行的关键在于维持恒定的水位，若水位太高则灯管顶部的部分进水得不到足够的辐射，可能造成出水中的微生物指标过高;若水位太低则上排灯管暴露于大气之中，会引起灯管过热并在石英套管上生成污垢膜而抑制紫外线的辐射。在自动化程度要求不高的系统中，也可以采用固定的溢流堰来控制水位。

②水面式又称为水面照射式，即将紫外灯置于水面之上，由平行电子管产生的平行紫外光对水体进行消毒。该方式较浸没式简单，但能量浪费较大、灭菌效果差，实际生产中很少应用。

(2)封闭式系统封闭式UV消毒器属承压型，用金属筒体和带石英套管的紫外线灯把被消毒的水封闭起来。筒体常用不锈钢或铝合金制造，内壁多作抛光处理以提高对紫外线的反射能力和增强辐射强度，还可根据处理水量的大小调整紫外灯的数量。有的消毒器在筒体内壁加装了螺旋形叶片以改变水流的运动状态而避免出现死水和管道堵塞，所产生的湍流以及叶片锋利的边缘会打碎悬浮固体，使附着的微生物完全暴露于紫外线的辐射中，提高了消毒效率。

各种系统中外罩密封石英套管的紫外线灯管都可以与水流方向呈垂直或平行布置。平行系统水力损失小，水流形式均匀;而垂直系统则可以使水湍动，提高消毒效率。